DE3203842A1 - METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING SOLID AND / OR LIQUID PARTICLES FROM GASES OR. OF SOLIDS FROM LIQUIDS AND FOR THE SEPARATION OF GASES OR. LIQUIDS OF DIFFERENT DENSITY - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING SOLID AND / OR LIQUID PARTICLES FROM GASES OR. OF SOLIDS FROM LIQUIDS AND FOR THE SEPARATION OF GASES OR. LIQUIDS OF DIFFERENT DENSITYInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von festen und/oder flüssigen Partikeln aus Gasen bzw. von Feststoffen aus Flüssigkeiten sowie zur Trennung von Gasen bzw. Flüssigkeiten unterschiedlicher DichteMethod and device for separating solid and / or liquid particles from gases or solids from liquids as well as for the separation of gases or Liquids of different densities
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Abtrennung von festen und/oder flüssigen Partikeln aus Gasen bzw. von Feststoffen aus Flüssigkeiten sowie zur Trennung von Gasen bzw. Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a method for separating solid and / or liquid Particles from gases or solids from liquids and for separating gases or liquids of different densities according to the generic type of the main claim.
Es ist bekannt, Gas- und Flüssigkeitsgemische unter Ausnutzung der ZentrifugalbeschleunigungIt is known to mix gas and liquid using centrifugal acceleration
ου in Zyklonen und Zentrifugen zu trennen. Weiterhin ist zur Isotopentrennung besonders bei der ürananreicherung das Trenndüsenverfahren in einem gekrümmten Spalt bekannt. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß durch ου separate in cyclones and centrifuges. Furthermore, the separation nozzle method in a curved gap is known for isotope separation, particularly in the case of uranium enrichment. This method has the disadvantage that by
die beiden bei dem Verfahren verwendetenthe two used in the process
Spaltenden eine Querströmung auftritt, die zu Störungen führt und vergleichsweise hohe Energien benötigt werden.Cleavage ends a cross flow occurs, which leads to disturbances and comparatively high energies are required.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtrennung von festen und/oder flüssigen Partikeln aus Gasen bzw. von Feststoffen aus Flüssigkeiten sowie zur Trennung von Gasen bzw. Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte zu schaffen, wodurch eine gute Trennung der unterschiedlichen Fraktionen mit einfachen Mitteln gewährleistet wird.The invention is therefore based on the object of a method and a device for Separation of solid and / or liquid particles from gases or solids from liquids as well as for the separation of gases or liquids of different To create density, thus ensuring a good separation of the different fractions with simple Funds is guaranteed.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung haben den Vorteil, daß durch die radialsymmetrische Anordnung der ringförmigen Düse die beiden, die Störungen hervorrufenden Spaltenden entfallen können. Durch die Krümmung im Einlauf der bei der Erfindung verwendeten Venturidüse treten nur geringe Ablösungen auf, wodurch die Entmischung verbessert wird und die Energieverluste verringert werden.The method and the device according to the invention have the advantage that, due to the radially symmetrical arrangement of the annular nozzle, the two that cause disturbances Column ends can be omitted. Due to the curvature in the inlet used in the invention Venturi nozzles are only slightly detached, which improves segregation and the energy losses are reduced.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenenBy the specified in the subclaims
iJ Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich. In den strömungsoptimierten Diffusoren kann ein sehr großer Teil der Verdichtungsenergie zurückgewonnen werden, so daß der Gesamtenergieverbrauch iJ measures, advantageous developments and improvements are possible. A very large part of the compression energy can be recovered in the flow-optimized diffusers, so that the total energy consumption
für die Trennung verringert wird. Durch die Einspritzungsmöglichkeiten von Flüssigkeiten kann die Trennung begünstigt werden, und der Abrieb der Düse wird erheblich verringert. Außerdem dient die Flüssigkeit zur Kühlung.for separation is decreased. Due to the possibility of injecting liquids the separation can be favored and the abrasion of the nozzle is considerably reduced. In addition, the liquid is used for cooling.
Weiterhin bieten das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung den Vorteil, daß sie bei einer Vielzahl von Trennungsvorgängen angewendet werden können. So ist es möglich, Feinstäube auch aus heißen Gasen abzutrennen, was für die Gasaufbereitung von Gasturbinen notwendig ist, da diese eine hohe Reinheit der Gase erfordern. Energieverluste durch die Abkühlung von Gasen und ihre Reinigung können daher umgangen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei der Isotopentrennung,insbesondere in der ünrananreicherung verwendet werden, und das bisher sehr energieaufwendige Trenndüsenverfahren ablösen. Da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Wasser aus Pyrolysegasen abgetrennt werden kann, kann ein Schlüsselproblem in der Pyrolyse, nämlich der Beseitigung der Schwelwässer, gelöst werden. Weiterhin ist es möglich, Schwefeldioxyd aus Rauchgasen abzutrennen, selektive Wäsche von Gasbestandteilen aus Gasgemischen durchzuführen, öle aus Wasser und Sedimente aus Abwässern abzutrennen und eine kompakte Gaskühlung durch Einspritzung von Flüssigkeiten durchzuführen,Furthermore, the inventive method and the device offer the advantage that they at a variety of separation processes can be used. So it is possible to collect fine dust also to separate from hot gases what is necessary for the gas treatment of gas turbines is because these require a high degree of purity of the gases. Energy losses due to the cooling of gases and their purification can therefore be bypassed. The method according to the invention can be used in the isotope separation, in particular be used in the uranium enrichment, and the so far very energy-consuming separation nozzle process peel off. Since the process according to the invention also includes water from pyrolysis gases can be a key problem in pyrolysis, namely disposal the smoldering waters, to be solved. It is also possible to separate sulfur dioxide from flue gases, Carry out selective scrubbing of gas components from gas mixtures, oils to separate from water and sediments from wastewater and a compact gas cooling system To carry out injection of liquids,
nc ■> nc ■>
itJ ohne daß Flüssigkeitströpfchen mitgerissen werden. itJ without droplets of liquid being entrained.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung sollen mit Hilfe der Zeichnung undThe method and the device according to the invention are to be understood with the aid of the drawing and
der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden. Es zeigen:will be explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1 ein erstes AusführungsFig. 1 shows a first embodiment
beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Diffusoren ineinander in gleicherexample of the device according to the invention, in which the diffusers into each other in the same
Strömungsrichtung angeordnet sind ;Direction of flow arranged are ;
Fi.g 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungs-Fi.g 2 a second embodiment of the invention
gemäßen Vorrichtung, bei der die Diffusoren in entgegengesetzter Richtung angeordnet sind; 15according to the device, in which the diffusers in the opposite direction are arranged; 15th
Fig. 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung, die in einen Zyklon eingebaut ist;und3 shows the device according to the invention, which is built into a cyclone; and
*0 Fig. 4 eine Kombination der er* 0 Fig. 4 a combination of the he
findungsgemäßen Vorrichtung mit einem Rekuperator.inventive device with a recuperator.
Bei dem in Fig. 1 im Schnitt dargestellten nc In the nc shown in section in FIG
Ausführungsbeispiel ist mit 101 eine rotationssymmetrische Düsenzuführung bezeichnet. Die Zuführung 101 geht in eine ringförmige Düse über. Rotationssymmetrisch um die Mittelachse herum ist ein Diffusor 104 für dieEmbodiment 101 denotes a rotationally symmetrical nozzle feed. the Feed 101 merges into an annular nozzle. Rotationally symmetrical about the central axis around is a diffuser 104 for the
schwere Fraktion und ein Diffusor 105 für die leichte Fraktion vorgesehen, wobei der Diffusor 105 für die leichte Fraktion um den Diffusor 104 für die schwere Fraktion herum angeordnet ist. Der Spalt der Düse 100 wird durch den Düsenboden 102 und durch den sichheavy fraction and a diffuser 105 is provided for the light fraction, the Diffuser 105 for the light fraction around the diffuser 104 for the heavy fraction is arranged. The gap of the nozzle 100 is through the nozzle bottom 102 and through the
zum unteren Ende hin verbreiternden DiffusorDiffuser widening towards the lower end
105 gebildet, wobei der Düsenboden 102 eine ringförmige Umlenkung 106 aufweist, die in eine Kegelspitze 103 übergeht. Der Diffusor 105 schließt an seinem unteren Ende mit einem abgerundeten Teil 107 ab und bildet die innere Krümmungsbegrenzung des Düsenspaltes, während die ringförmige Umlenkung105 formed, the nozzle bottom 102 having an annular deflection 106 which is shown in FIG a cone tip 103 passes over. The diffuser 105 closes at its lower end a rounded part 107 and forms the inner curvature limit of the nozzle gap, while the annular deflection
106 des Düsenbodens 102 die äußere Krümmungsbegrenzung bildet. Die Kegelspitze 103 ragt in den Diffusor 104 für die schwere Fraktion hinein. Der Stromungsquerschnitt der Düse 100 verringert sich von außen nach106 of the nozzle bottom 102 the outer curvature limit forms. The cone tip 103 protrudes into the diffuser 104 for the heavy fraction. The flow cross-section of the nozzle 100 decreases from the outside to the outside
innen kontinuierlich.
15inside continuously.
15th
Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist wie folgt: Das staub- oder aerosolbeladene Gas, das Gasgemisch oder die Flüssigkeitsgemische gelangen über die xw Düsenzuführung 101 in die ringförmige Düse 100, wo sie bei hohen Geschwindigkeiten um 180° umgelenkt werden. Die Durchströmung der Düse erfolgt von außen nach innen, da dadurch in den wesentlichen Strömungsbereichen eineThe mode of operation of the device shown in FIG. 1 is as follows: The dust or aerosol-laden gas, the gas mixture or the liquid mixtures pass through the xw nozzle feed 101 into the annular nozzle 100, where they are deflected by 180 ° at high speeds. The flow through the nozzle takes place from the outside to the inside, as this results in a
maximale Radialbeschleunigung erzielt wird.maximum radial acceleration is achieved.
Im Bereich der größten Radialbeschleunigung soll die Düse ihren geringsten Strömungsquerschnitt aufweisen. Durch die hohe Geschwindigkeit findet eine Entmischung der unterschiedlichen Fraktionen statt. Im Bereich der stärksten Trennung der Gemische erfolgt eine Abschälung der unterschiedlich dichten Fraktionen am unteren Ende des Diffusors 104 und die leichte Fraktion wird durch den Diffusor 105 und die schwere Fraktion mittelsThe nozzle should have its smallest flow cross-section in the area of the greatest radial acceleration. Because of the high speed there is a segregation of the different fractions. In the area of the strongest separation of the mixtures takes place a peeling off of the fractions of different densities at the lower end of the diffuser 104 and the light fraction is through the diffuser 105 and the heavy fraction is means
des Diffusors 104 weitergeleitet. Die Diffusoren sind derart geformt, daß der Strömungswiderstand gering gehalten werden kann. Die in den Diffusor 104 hineinragende Kegelspitze 103 ermöglicht eine abrißarme Diffusion der schweren Fraktion. Die jeweiligen Fraktionen werden in den Diffusoren 104,105 entspannt, wodurch ein größter Teil der vorher aufzubringenden Verdichtungsenergie zurückgewonnen werden kann.of the diffuser 104 forwarded. The diffusers are shaped in such a way that the flow resistance can be kept low. The one protruding into the diffuser 104 Cone tip 103 enables the heavy fraction to be diffused with little breakage. The respective Fractions are relaxed in the diffusers 104,105, whereby a large part of the previously Applied compression energy can be recovered.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem gleiche und gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet sind. Der Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht darin, daß die Diffusoren 104 und 105 nicht ineinander in gleicher Strömungsrichtung angeordnet sind, sondern entgegengesetzt. Der Diffusor 104 für die schwere Fraktion ist hier nach unten hin angeordnet. Zur Führung der Bestandteile der schweren Fraktion ist ein ringförmiges Umlenkteil 203 vorgesehen, das anIn Fig. 2 is a section through a further embodiment is shown in which Identical and identically acting parts are denoted by the same reference numerals as in FIG. 1 are. The difference to the embodiment of FIG. 1 is that the diffusers 104 and 105 are not one inside the other are arranged in the same direction of flow, but opposite. The diffuser 104 for the heavy fraction is arranged downwards here. To guide the components the heavy fraction, an annular deflecting part 203 is provided, which is attached to
die Stelle der Kegelspitze 103 tritt. Die Abschälung der unterschiedlich dichten Fraktionen erfolgt nun an diesem Umlenkteil 203. Über ein Bypass-System 208 können Bestandteile der schweren Fraktion in dietakes the place of the cone tip 103. The peeling of the different densities Fractions now take place at this deflection part 203. A bypass system 208 can Components of the heavy fraction in the
Düse zurückgeführt werden. Die Wirkungsweise ist entsprechend der oben beschriebenen.Be fed back to the nozzle. The mode of operation is the same as that described above.
Um die Trennung der unterschiedlichen FraktionenTo the separation of the different factions
zu verbessern kann zwischen dem Düsenboden 35can be improved between the nozzle bottom 35
und dem Diffusor 105, der mit seinem abgerundetenand the diffuser 105, which with its rounded
Teil 107 gleichzeitig als innere Krümmungsbegrenzung des Spaltes dient, . ein elektrisches Feld angelegt werden.Part 107 at the same time as an inner curvature limit of the gap is used,. an electric field can be applied.
Bei Gasgemischen können in die Düsenzuführung 101 zusätzlich Flüssigkeiten eingespritzt werden, wodurch sich die Abtrennung von Feststoffen aus den Gasen verbessert wird. Außerdem dienen die Flüssigkeiten zur Wäsche, zur Kühlung und zur Verminderung des Abriebes der Düse, wodurch sich ihre Standzeiten erheblich erhöhen. Die Flüssigkeiten können dann mit der schweren Fraktion entsprechend Fig. 2 abgetrennt werden.In the case of gas mixtures, liquids can additionally be injected into the nozzle feed 101 which improves the separation of solids from the gases. In addition, the liquids are used for washing, cooling and reducing abrasion the nozzle, which significantly increases its service life. The liquids can then separated with the heavy fraction as shown in FIG.
Fig. 3 zeigt die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Zyklon 300. Diese Anordnung ist eine besonders vorteilhafte Kombination, da die groben Bestandteile im Zyklon und die feinen Bestandteile in der ringförmigen Düse 100 abgeschieden werden können. Dies geschieht entsprechend der oben beschriebenen Wirkungsweise. Diese Anordnung bringt weiterhin den besonderen3 shows the use of the device according to the invention in a cyclone 300. This arrangement is a particularly advantageous combination because of the coarse components in the cyclone and the fine components in the annular nozzle 100 can be separated. This is done accordingly the mode of action described above. This arrangement still brings the special one
*° Vorteil mit sich, daß bereits bestehende Zyklone durch den Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung umgerüstet werden können.* ° The advantage that already existing cyclones can be converted by installing the device according to the invention.
Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung 400The device 400 shown in FIG. 4
zeigt die Kombination der erfindungsgemäßen ringförmigen Düse mit einem kegelförmigen Rekuperator 401. Bei diesem Ausführungsbeispiel treten die heißen Rauchgase in die Zuführung 402 ein und strömen radialsymmetrisch entlang der Kegelwände des Rekuperators nach außen.shows the combination of the annular nozzle according to the invention with a conical one Recuperator 401. In this embodiment, the hot flue gases enter the Feed 402 and flow radially symmetrically along the conical walls of the recuperator to the outside.
Gröbere Bestandteile können durch eine Umlenkung 403 abgeschieden werden. Die vorgereinigten Gase strömen dann wieder radialsymmetrisch entlang einer Kegeloberfläche nach innen, wobei sich die Strömungsgeschwindigkeit durch die Verengung des Querschnitts erhöht. Im Inneren erfolgt eine Umlenkung um 180°. Durch eine Schälvorrichtung 405 wird eine weitere Staubfraktion abgetrennt. Diese Fraktion wird über einen Diffusor 406 zu einem separaten Abscheidersystem geführt und dann über einen Bypass zurückgeführt. Nach dieser ersten Abschälung wird das Gas an einem kegelförmigen Wärmetauscher 407 nach außen und anschließendCoarser components can be separated by a deflection 403. The pre-cleaned Gases then flow inwards again in a radially symmetrical manner along a conical surface, whereby the flow velocity increases due to the narrowing of the cross section. in the Inside there is a deflection by 180 °. A peeling device 405 makes another Separated dust fraction. This fraction becomes a separate one via a diffuser 406 Separator system out and then returned via a bypass. After this first peeling the gas is passed to a cone-shaped heat exchanger 407 and then to the outside
•5 wieder nach innen geführt, um dann entsprechend Fig. 1 in der abschließenden ringförmigen Düse 100 feingereinigt zu werden.• 5 led back inwards, to then correspondingly Fig. 1 to be finely cleaned in the final annular nozzle 100.
Der Wärmetauscher 407 muß nicht kegelförmigThe heat exchanger 407 need not be conical
ζυ ausgebildet sein. Es kann auch ein planparalleler Flächenaustauscher verwendet werden, der aber ebenfalls in radialer Richtung von innen nach außen und von außen nach innen umströmt wird, wobei die Umlenkung im Inneren mit hohen ζυ be trained. A plane-parallel surface exchanger can also be used which, however, is also flowed around in the radial direction from the inside to the outside and from the outside to the inside, the deflection in the interior at a high rate
Radialbeschleunigungen eine Abschälung begünstigt. Allerdings kann sich die baulich einfachere, flächige Anordnung bei heißen Gasen sehr leicht verziehen. Bei der kegelförmigen Anordnung führen Temperaturspannungen nur zu einer Veränderung des Kegelwinkels, was baulich sehr leicht aufgefangen werden kann.Radial accelerations favor peeling. However, it can be structurally easier, two-dimensional arrangement with hot gases warped very easily. In the case of the conical Arrangement lead to temperature stresses only to a change in the cone angle, which is structurally can be caught very easily.
Claims (14)
15can relax.
15th
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